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Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar
Autor: Francisco Manuel Baena Martín
Tutor: Andrés María Roldán Aranda
Universidad de GranadaDepartamento de Electrónica y Tecnología de los Computadores
Proyecto Final de Carrera
En colaboración con:
Granada, 13 de Julio de 2009
Agradecimientos a:
Índice
Introducción
Requisitos y Especificaciones
Planificación
Diseño y Desarrollo
Producto Final
Futuras Mejoras
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Introducción
Requisitos y
Especificaciones
Planificación
Diseño y
Desarrollo
Producto
Final
Futuras
Mejoras
Introducción
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Especificación y requisitos
Análisis del problema
Planificación
Diseño
Implementación
Test y validación
Producción y futuras mejoras
Introducción Sistema de telegestiónSistema de telegestión
El objetivo de este proyecto será el estudio, diseño y
realización de un sistema prototipo que cumpla con
unas determinadas especificaciones demandadas; para
tal efecto se empleará la metodología de síntesis y
diseño de la ingeniería.
Introducción
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Introducción RegadíosRegadíos Tipos:
- Regadíos por bombeo
- Aspersión
- Goteo
- Regadíos por gravedad
- Canales
- Acequias
- Tuberías de baja presión
Comunidades de regantes- Organizaciones genuinamente españolas
- Origen en la época romana y árabe
- Su objetivo es repartir el agua de riego eficaz, ordenada
y equitativamente
Características:Características:- Alta rentabilidad, 4 veces más que el secano
- Principalmente en la zona sureste del país
- Alta inversión por parte de las
administraciones
- Gestionado por las comunidades de regantes
2008 se ha invertido En el bienio 2006-2008 se ha invertido
en modernizar estas infraestructuras
179 millones de euros
El agua será el petróleo del El agua será el petróleo del
siglo XXI
Plan Nacional de Regadíos
“El regadío es una pieza
fundamental del sistema
agroalimentario español”
50 % producción agraria final
13 % superficie agrícola
- 869 Hectáreas regadas / 1022 Comuneros
- La Acequia de Arabuleila riega gran parte de
Granada, Armilla, Churriana de la Vega y Cúllar Vega.
- Regadío: - Por aspersión
- Por goteo
- Se están acometiendo obras de modernización de la
comunidad que consisten en la instalación de tuberías
y el encauzamiento de sus aguas.
Mayo 2009
Área de negocioÁrea de negocioComunidades de regantes
Requisitos y Especificaciones
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Requisitos y
Especificaciones
RequisitosRequisitos
Comunicación fiable y seguraComunicación fiable y segura TCP/IP sobre GPRSTCP/IP sobre GPRS
Autonomía (errores, alimentación)Autonomía (errores, alimentación)
Medición fiable de los consumosMedición fiable de los consumos
Nivel local : Base de datos MySQLNivel local (servidor): Base de datos MySQL
Nivel remoto (arqueta): EEPROM
Instalación de emisores de pulsos por la Instalación de emisores de pulsos por la
comunidad de regantes en los contadores
Interfaz de usuarioInterfaz de usuario Interfaz Web & MMIInterfaz Web & MMI
Almacenamiento Almacenamiento
fiable de los consumos
Contador con emisor de pulsosContador tradicional
Algoritmo de detección de pulsosAlgoritmo de detección de pulsos
Hardware: Batería, placa solarHardware: Batería, placa solar
Firmware: WatchdogSolución Solución
propuesta
Sistema de detección
de pulsos
Memoria ROM
Envío de datos vía GPRS
Aplicación a
nivel localArqueta de contadores
Emisores de pulsos
Requisitos y Especificaciones
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Requisitos y
Especificaciones
Emisor de pulsosEmisor de pulsos
60% 40%
t
V
Pulso completo generado al consumir 100LEmisores de pulsos
Configuración
1 L/pulso
10 L/pulso
100 L/pulso
1000 L/pulso
Simulación de Simulación de
Contadores
Características de la arqueta de contadores simulada
Número de contadores 10Configuración emisor 100 L/pulso% del pulso en alta (1) 60% del pulso en baja (0) 40
Consumo máximo contador
250 m3/h
Consumo máximo simulado teórico
360 m3/h
Consumo máximo simulado real
412 m3/h
La arqueta simulada
contará de 10 contadores
con sus respectivos
emisores de pulsos
Requisitos y Especificaciones
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Requisitos y
Especificaciones
Servicio de Servicio de
Datos GPRS
Factores determinantes:- Consumo mínimo para contrato
- Cantidad de datos muy pequeña
- Pocas conexiones
Estado del ArteEstado del Arte CORENET es un proyecto de modernización de la gestión en Comunidades
de Regantes, ofrece a:
- Comunidades de regantes
- Página web descriptiva de la comunidad
- Extranet privada para los regantes con servicios e información
- Intranet de gestión con herramientas que permiten la gestión
clásica de la comunidad
- Boletín electrónico para los regantes
- Empresas del sector
- Les permite mostrar información y noticias sobre sus productos
en las páginas web y boletines de las comunidades
Aragón 52 Comunidades
C. Valenciana 44 Comunidades
Andalucía 39 Comunidades
Extremadura 18 Comunidades
Canarias 11 Comunidades
Castilla la M. 10 Comunidades
La Rioja 7 Comunidades
…
Requisitos y Especificaciones
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Requisitos y
Especificacionesde las parcelas y la red de riegos de la comunidad de
El programa ADOR permite manejar mapas digitales
de las parcelas y la red de riegos de la comunidad de
regantes mediante su interfaz de Sistema de
Información Geográfica (GIS).
Programas integrados en CORENETProgramas integrados en CORENET
comunidades de regantes un entorno
de gestión integrado que les permita
efectuar las tareas tradicionales y de
Su principal objetivo es ofrecer a las
comunidades de regantes un entorno
de gestión integrado que les permita
efectuar las tareas tradicionales y de
gestión del agua y energía en su
operativa diaria.
ADOR
COREGEST
Principales empresas del sectorPrincipales empresas del sector
Lleida
Alemania, presente Alemania, presente
en 26 países MurciaSevillaMadridMadrid
Tablón de anuncios Tablón de anuncios
y avisos por SMS
Planificación
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Planificación
Esp
eci
fica
ción
del si
stem
a
Entr
ega
y
pro
ducc
ión
Testeo y
validación
Desarrollo e integración
Análisis y diseñoDuración del Proyecto: 8 meses (06/10/08 - 01/06/09)Duración del Proyecto: 8 meses (06/10/08 - 01/06/09)
HardwareHardware- Dispositivos
- Conexiones
Análisis y diseño
Especificación del sistema
Desarrollo e integración
Testeo y validación
Entrega y producción
MMIMMI- Teclado
- Pantalla LCD
Aplicación localAplicación local- Interfaz web
- Servidor TCP/IP
- Base de datos
Comunicación GPRSComunicación GPRS- Terminales
- Protocolos
Diseño de la funcionalidadDiseño de la funcionalidad- Firmware
- Software
- Entrega del prototipo
- Futuras mejoras
- Presupuestos
Simulación de
contadores de la
Simulación de
contadores de la
arqueta
FirmwareFirmware- Máquina de estados
- Detección de pulsos
Diseño y Desarrollo
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Diseño y
Desarrollo
HardwareHardware
Alimentación:
- Red eléctrica
- Panel solar
Diseño y Desarrollo
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Diseño y
Desarrollo
•Protocolo de gestión del consumo de los contadores
Protocolo de Aplicación - nivel de aplicación
•TCP, Transmission Control Protocol
Protocolo de Transporte - nivel de transporte
• IP, Internet Protocol
Protocolo de Internet - nivel de red
•LCP, Link Control Protocol
•PAP, Password Authentication Protocol
• IPCP, Internet Protocol Control Protocol
PPP Point to Point Protocol - nivel de enlace
Protocolos de ComunicaciónProtocolos de Comunicación
GPRS, General GPRS, General
Packet Radio
Service
Conector
MiniUSB
Conector
DB-9
Diseño y Desarrollo
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Diseño y
Desarrollo
Elección Terminal de ComunicacionesElección Terminal de Comunicaciones
MC35iTC65
Características TC65:Características TC65:
- Quad-band: 850/900/1800/1900 MHz
- RAM 400kbytes
- Pila TCP/IP accesible vía “Comandos AT”
- J2ME™
- Soporta TCP, UDP. HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, POP3
- Actualización SW over-the-air (OTAP)
-Voz, SMS, datos (CSD y GPRS) y fax
- GPRS
- Multislot clase 12
- Esquema de codificación 1, 2, 3, 4
- Estación móvil clase B
Características MC35i:Características MC35i:
- Dual-band: 900/1800 MHz
- Control vía “Comandos AT”
- Soporta PPP
-Voz, SMS, datos (CSD y GPRS) y fax
- GPRS
- Multislot clase 8
- Esquema de codificación 1, 2, 3, 4
- Estación móvil clase BOperador Operador
utilizado
Diseño y Desarrollo
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Diseño y
Desarrollo
Terminal TC65Terminal TC65
TC65 Interfaces
I.1 - Plug-in power supply
I.2 - 10 GPIOs
I.3 - SIM card interface 3V, 1.8V
I.4 - SMA antenna connector (50 Ω)I.5 - Handset audio interface
I.6 - 9 pin sub-D connector for serial
interfaces with the ITU-T V.24 protocol
I.7 - ON/OFF button
#MAF_R_11,0,1,0906121400,1,0,0906121250
,2,12,0905121323,3,22,0906111400,4,191,
0906121400,5,0,0906101343,6,1,090611140
0,7,101,0906121230,8,11,0906121411,9,1,
0906121400,23,60,25,100
Protocolo de AplicaciónProtocolo de Aplicación
Diseño y Desarrollo
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Diseño y
Desarrollo
FirmwareFirmware
Funcionalidad del sistemaFuncionalidad del sistema
Consumo contadores- Consulta del consumo realizado por cada
uno de los contadores instalados en la
arqueta
Comunicación GPRS- Envío de la información
sobre el consumo a la base
de datos
Información adicional ofrecida- Identificador de arqueta
- Temperatura
- Humedad
- Nivel de batería
Opciones sobre configuración- Identificador de arqueta
- Contraste de la LCD - Backlight ON/OFF
- Número de teléfono de alertas por SMS
- Fecha y hora
- Idioma Español-Inglés
Diseño y Desarrollo
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Diseño y
Desarrollo
FirmwareFirmware
Detección de los pulsosDetección de los pulsos
Arqueta de contadores
Asignación de la
memoria EEPROM
Diseño y Desarrollo
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Diseño y
Desarrollo
Base de DatosBase de Datos
Interfaz Interfaz
Web
Servidor Servidor
TCP/IP
SoftwareSoftware
Comunidad de regantes
Diseño y Desarrollo
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Diseño y
Desarrollo
Arquetas de contadores
Consumo
Contadores disponibles
Posición geográfica
Procedencia del agua
Regantes
Datos de contacto
Datos de facturación
Contadores asociados
Administrador del sistema
Datos de contacto de
cada comunidad
Gestión sobre las comunidades
Interfaz webInterfaz web
SoftwareSoftware
Diseño y Desarrollo
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Diseño y
Desarrollo
SoftwareSoftware Server listening at port:6060
Waiting for connection
Connection 1 received from: 62.32.203.138
Got I/O streams
[12.6.2009>14:13:08]>>#MAF_R_11,0,1,0906121
400, … ,9,1,0906121400,23,60,25,100
>> El contador 9 de la arqueta "MAF_R_11"
no está registrado en la base de datos.
>> InfoAlertas: Nivel de batería superior
al 75%.
>> InfoAlertas: Problemas leves en la
comunicación GPRS.
[12.6.2009>14:13:09]>> Se han procesado 1
tramas satisfactoriamente.
Closing connection
Waiting for connection
Servidor TCP/IPServidor TCP/IP
Base de DatosBase de Datos
Comunicación
mafero.no-ip.org
Producto Final
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Producto
Final
Características del Características del
prototipo
- Hasta 15 contadores por
arqueta.
- Hasta 100 arquetas por
comunidad.
- Número ilimitado de
comunidades y regantes
asociados.
- Transferencia de datos por
GPRS, a través de Orange.
- Entorno web, PHP
- Base de datos, MySQL
- Servidor TCP/IP Java
- Emisor de pulsos 100L/pulso
- Hasta 6,5 millones de litros/día
- MMI instalado en arqueta
Código Descripción ImporteSección 1Sección 2.1Sección 2.2Sección 2.3Sección 2.4
Total desarrollo IngenieríaElementos de desarrollo HardwareElementos de desarrollo FirmwareElementos de desarrollo SoftwareFabricación del Prototipo
Total Ejecución
Gastos generales (13%)Beneficio Industrial (6%)
Total con Beneficio16% IVA
9.84550
8900
1.044,11
11.829,11
1.537,78709,75
14.076,642.252,26
€€€€€
€
€€
€€
Presupuesto Total 16.328,90 €
Producto Final
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Producto
Final
Presupuesto
Desarrollo Ingeniería
Elementos de Desarrollo
•Materiales
•Licencias
Gastos y Beneficios
Pliegos y PresupuestosPliegos y Presupuestos
MAFU micro-autómata instalado MAFU micro-autómata instalado
en la arqueta en una caja estanca El sistema avisa por SMS El sistema avisa por SMS
a la comunidad de los
problemas de la arqueta
Vista del sistema Vista del sistema
final instalado
Futuras Mejoras
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009
Futuras
Mejoras
0
10
20
30
40
50
60
Precipitación
mensual media
(mm)
Temperatura
media mensual
(°C)
MesFrecuencia
de envíoEnero
MensualFebreroMarzoAbril
SemanalMayoJunioJulio
DiariaAgosto
Septiembre SemanalOctubre
MensualNoviembreDiciembre
Detección de pulsos vía hardwareDetección de pulsos vía hardware
Interfaz Web Interfaz Web
“Sistema SCADA”
Autoconfiguración frecuencia envíoAutoconfiguración frecuencia envío
ElectroválvulasElectroválvulas
Versión en InglésVersión en Inglés
Sensor de humedad y temperaturaSensor de humedad y temperatura
Gracias por su atención
Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009